【摘 要】
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蠕墨铸铁作为一种新型的玻璃模具材料,具有良好的机械性能及较好的高温抗热疲劳、抗氧化、抗组织生长性能等,又有良好的导热性能;因此,对蠕墨铸铁玻璃模具材料的研究越来越受到人
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蠕墨铸铁作为一种新型的玻璃模具材料,具有良好的机械性能及较好的高温抗热疲劳、抗氧化、抗组织生长性能等,又有良好的导热性能;因此,对蠕墨铸铁玻璃模具材料的研究越来越受到人们的重视。为了进一步提高模具的服役寿命,本文通过正交试验方法制备一系列试样,并通过实际的工业生产,研究了材料的合金含量和铸造工艺对其服役寿命的影响,并在实验室条件下,探索了蠕墨铸铁的抗氧化性,耐热疲劳性能。试验结果表明:合金元素含量在V:0.11~0.15%.、Ti:0.06~0.11%,铁液熔炼温度:1520~1540℃,蠕化剂添加量:0.6~0.7%,模具浇注温度:1350~1380℃的情况下,玻璃模具具有最佳的服役寿命;对正交试验单因素分析表明:随V+Ti合金含量上升,材料的硬度值不断升高而后呈现下降趋势,模具服役寿命先升高后降低;熔炼温度主要影响组织中合金元素的含量及其分布状态,温度低合金熔化不完全,温度高合金烧损严重,实际熔入铁液的量降低。随熔炼温度的升高,模具服役寿命不断增加而后快速下降;硬度值持续升高,后上升速度减缓;随蠕化剂含量的增加,服役寿命延长,过量的蠕化剂导致石墨组织球化,服役寿命迅速降低。模具的硬度值持续升高,后升高趋势渐缓;随浇注温度升高,模具服役寿命先增加后降低,硬度值增加幅度小。较高的浇注温度,会使蠕状石墨组织不断地球化并长大,降低其服役寿命。通过综合分析合金元素含量、铸造工艺、以及模具材料微观组织形貌对模具服役寿命的影响,表明模具服役寿命与材料组织的硬度没有明显对应关系,材料的服役寿命主要取决于组织中石墨的形态、大小、分布以及基体组织的合金分布等因素。实验室条件下进行的高温性能实验表明,模具服役在过程中,其抗氧化性、耐热疲劳性主要是受蠕虫状石墨组织的大小及分布的影响,其次是基体组织的合金化因素的影响,合适的合金含量能够强化基体,提高基体抵抗疲劳裂纹的萌生与扩展的能力;同时,合金元素能够为石墨化转变提供核心,增加形核率,细化石墨组织。
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